Jest wszędzie. Zaśmieca każdy zakątek świata. Znajdziemy go i w głębi Rowu Mariańskiego, i na Mount Evereście, a rozkładać będzie się przez kilkaset lat. Jest to ogromny problem dla środowiska naturalnego i naszej planety. Można jednak inaczej. Tworzywo odporne i lekkie jak plastik, produkowane ze śmieci, a do tego rozkładające się w zaledwie kilka lat. Badacze z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) pracują nad ekologiczną i tanią metodą uzyskiwania organicznych monomerów.
– Chcemy, aby można było zastąpić PET-y czymś, co rozkładałoby się kilka miesięcy, najwyżej kilka lat – wyjaśnia prof. Juan Carlos Colmenares (na fot.) z IChF PAN. Jego zespół pracuje nad w pełni biodegradowalnym tworzywem. Badaczom udało się opracować nową metodę produkowania tzw. DFF (2,5-diformylofurfural). Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie „Applied Catalysis B: Environmental”.
DFF to związek chemiczny wykorzystywany już teraz w wielu dziedzinach przemysłu. Służy do produkcji leków, kosmetyków, perfum, paliw oraz tworzyw przyjaznych środowisku.
Do tej pory do jego wytwarzania potrzeba było skomplikowanej technologii i stosunkowo wysokich temperatur (rzędu 100-150 stopni Celsjusza). To sprawiało, że materiał – choć ekologiczny – nie mógł konkurować z plastikiem. Testy polimerów wytworzonych na bazie DFF są bardzo obiecujące.
– Rozkładają się do monomerów przypominających cukry. A cukry to łakomy kąsek dla wielu mikroorganizmów. Nawet gdyby butelkę z takiego tworzywa wyrzucić do lasu, to rozłoży się o wiele szybciej niż konwencjonalne polimery, najdalej po paru latach – wyjaśnia prof. Colmenares.
Nowością w przypadku badań IChF PAN jest metoda uzyskiwania DFF. Uczeni wytworzyli ten związek na bazie HMF (hydroksymetylofurfural). To materiał, który na skalę przemysłową otrzymuje się z produktów takich jak celuloza, lignina czy inulina, często odpadów przemysłu papierniczego. Naukowcy skonstruowali fotoreaktor – puszkę, w której reakcja chemiczna zachodzi pod wpływem światła. Na razie stosowane są w niej lampy LED, ale docelowo energii ma dostarczyć słońce. Sercem reakcji jest katalizator, którym są nanopręciki ditlenku manganu. Długie i bardzo cienkie, a ich budowa zwiększa absorpcję światła. Dzięki czemu praktycznie cały HMF zmienia się w DFF. Na dodatek ta metoda jest bezopadowa. Wystarczy tlen z powietrza, aby uzyskać czysty monomer potrzebny do produkcji polimerów liniowych i np. butelek. A nanopręciki można wykorzystywać wielokrotnie jako fotokatalizator, bo DFF ich nie niszczy. Reakcja zachodzić może w temperaturze pokojowej, w ciśnieniu atmosferycznym. – Teraz ogranicza nas pojemność reaktora. Ale gdy zmienimy go w przepływowy, będziemy mogli sporo zwiększyć produkcję. No i uzyskać patent – mówi prof. Colmenares.
Uzyskany polimer jest nie tylko biodegradowalny, także nieszkodliwy dla ludzi i zdołają go rozłożyć enzymy i bakterie obecne w układzie pokarmowym.
JK
(Źródło: IChF PAN)